WO2010109972A1 - 建設車両 - Google Patents

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WO2010109972A1
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hst
pump
pressure
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敦 白尾
政典 碇
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株式会社小松製作所
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect

Definitions

  • the present invention relates to a construction vehicle that travels by driving a traveling hydraulic motor with pressure oil discharged from a hydraulic pump driven by an engine.
  • HST Hydro Static Transmission
  • a hydraulic pump is driven by an engine
  • a traveling hydraulic motor is driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump.
  • the speed and traction force of the vehicle can be controlled by controlling the engine speed, the capacity of the hydraulic pump, and the capacity of the traveling hydraulic motor.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a working machine (construction vehicle) or the like that can reduce fuel consumption by changing the absorption torque of a hydraulic pump by discriminating a working situation or the like.
  • Patent Document 1 discloses a construction machine (hydraulic excavator) that is not related to the HST type wheel loader, but that improves the fuel consumption by switching the absorption torque of the hydraulic pump while determining the working situation.
  • Patent Document 2 discloses a wheel loader that travels by driving an HST motor with pressure oil discharged from an HST pump driven by an engine.
  • the conventional construction vehicle has the following problems. That is, when the absorption torque control of the hydraulic pump discriminating the work situation disclosed in Patent Document 1 described above is applied to a wheel loader equipped with HST disclosed in Patent Document 2, it is the same as in the case of a hydraulic excavator. Furthermore, fuel consumption can be reduced by discriminating the work situation and switching the absorption torque of the HST pump to achieve low rotation matching.
  • the matching point of the absorption torque curve of the HST pump is switched from the low rotation side to the high rotation side, the optimum combination of conditions for returning from the high rotation side to the low rotation side is studied. Absent.
  • the object of the present invention is to optimize the conditions when switching the matching point of the absorption torque curve of the hydraulic pump between the low rotation side and the high rotation side, and give the driver a sense of incongruity while reducing fuel consumption.
  • An object of the present invention is to provide a construction vehicle capable of avoiding this.
  • the construction vehicle includes an engine, a traveling hydraulic pump, a traveling hydraulic motor, an accelerator pedal, a hydraulic sensor, an engine controller, and a control unit.
  • the traveling hydraulic pump is driven by the engine.
  • the traveling hydraulic motor is driven by the pressure oil discharged from the traveling hydraulic pump.
  • the accelerator pedal adjusts the accelerator opening according to the depression amount.
  • the hydraulic sensor detects the pressure of the pressure oil sent from the traveling hydraulic pump to the traveling hydraulic motor.
  • the engine controller adjusts the output torque from the engine.
  • the control unit changes the matching point of the absorption torque curve of the traveling hydraulic pump with respect to the output torque curve of the engine from the low rotation side to the high rotation side when the first condition is satisfied, while the second condition is satisfied Sometimes the matching point is changed from the high rotation side to the low rotation side.
  • the first condition satisfies at least one of that the engine speed is equal to or lower than a predetermined value, that the HST pressure sent from the hydraulic sensor is equal to or higher than a predetermined value, and that the output torque of the engine controller is equal to or higher than a predetermined value.
  • the vehicle speed and the accelerator opening are greater than or equal to predetermined values.
  • the second condition is that at least one of the vehicle speed, the HST pressure, and the output torque of the engine controller is a predetermined value or less.
  • HST Hydro Static Transmission
  • a traveling hydraulic pump HST pump
  • the output torque of the engine when the following first and second conditions are satisfied:
  • the matching point of the absorption torque curve of the traveling hydraulic pump with respect to the curve is switched between the low rotation (low fuel consumption) side and the high rotation (high horsepower) side.
  • the vehicle speed is 10 km / h or more
  • the accelerator opening is 80%
  • three The eye condition is that the engine speed is 1900 rpm or less
  • the HST pressure is 32 MPa or more
  • the engine controller output torque is 450 N ⁇ m or more.
  • the second condition when shifting from the high-rotation side matching point to the low-rotation side matching point, for example, the vehicle speed is 9 km / h or less
  • the HST pressure is 29 MPa or less
  • the output torque of the engine controller is 400 N ⁇ m or less.
  • the condition is that at least one of the above is satisfied.
  • the vehicle speed and the accelerator opening are required conditions because it is assumed that the driver is requesting further acceleration during high-speed traveling in a construction vehicle such as a wheel loader. is there.
  • the third condition is that at least one of the engine speed, the HST pressure, and the output torque of the engine controller is set as a condition.
  • the situation where the HST pressure or the output torque is higher than the specified value when the accelerator opening is relatively high or when the accelerator opening is relatively high, is when climbing when a large absorption torque is required for the traveling hydraulic pump. This is because it is assumed. Therefore, when the first condition is satisfied, the matching point is shifted in the direction of increasing the absorption torque of the traveling hydraulic pump, so that the vehicle can travel with sufficient absorption torque.
  • the second condition is that at least one of the vehicle speed, the HST pressure, and the engine controller output torque is not more than a predetermined value. This is because it is possible to assume a situation in which the vehicle has escaped from high-speed climbing.
  • the accelerator opening and the engine speed included in the first condition are not included as the second condition. If the accelerator opening is set as one of the second conditions, there is a risk that the vehicle speed will increase despite the fact that the amount of depression of the accelerator pedal is reduced, resulting in control different from the driver's intention. Because there is. Further, if the engine speed is set as one of the second conditions, a shock at the time of switching the absorption torque may occur frequently.
  • the second condition is set loosely compared to the first condition
  • at least one of the second conditions is set so that matching is performed on the high rotation side only when the first condition is necessary.
  • the optimal minimum condition is set as the second condition for returning from high-speed matching to low-speed matching
  • the optimal switching condition is eliminated by eliminating the control different from the driver's intention and the shock at the time of switching. Can be set. As a result, it is possible to work comfortably while avoiding giving the driver a shock or uncomfortable feeling at the time of control switching.
  • a construction vehicle is the construction vehicle according to the first aspect of the present invention, further comprising a work implement / steering pump for driving the work implement.
  • the first condition is a third condition in which the pressure of the work implement / steering pump is a predetermined value or more, or a fourth condition in which the PPC pressure of the operating lever for operating the work implement is a predetermined value or more and the EPC lever input is other than the predetermined value. Further included.
  • the second condition further includes a fifth condition in which the pressure of the work machine / steering pump is a predetermined value or less, or the PPC pressure is a predetermined value or less and the EPC lever input is a predetermined value.
  • the absorption torque of the traveling hydraulic pump is increased.
  • the matching point is shifted from the low rotation side to the high rotation side.
  • the matching point is changed from the high rotation side to the low rotation side so that the absorption torque of the traveling hydraulic pump is reduced and the fuel consumption is improved. Transition.
  • the matching point is switched in the same manner, so The optimum absorption torque can be obtained in the traveling hydraulic pump.
  • FIG. 3 is a control diagram showing control conditions during uphill traveling in the vehicle body controller of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a control diagram showing control conditions during work during medium to high speed running in the vehicle body controller of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a control diagram showing control conditions during excavation and scraping in the vehicle body controller of FIG. 2.
  • the hydraulic circuit diagram which shows the hydraulic circuit mounted in the construction vehicle which concerns on other embodiment of this invention.
  • the wheel loader (construction vehicle) 50 includes a vehicle body 51, a lift arm (work machine) 52 attached to the front portion of the vehicle body 51, and a tip of the lift arm 52.
  • An attached bucket (working machine) 53, four tires 54 that rotate while supporting the vehicle body 51 to travel the vehicle body 51, and a cab 55 mounted on the upper portion of the vehicle body 51 are provided.
  • the vehicle body 51 includes an engine room that houses the engine 1 (see FIG. 2), a control valve 18 (see FIG. 2) for driving the lift arm 52 and the bucket 53, an actuator (hydraulic cylinder 19 for working machine, hydraulic pressure for traveling). And a vehicle body controller (control unit) 12 (see FIG. 2) for controlling the motor 10) and the like. Further, as shown in FIG. 2, the engine 1, the vehicle body controller 12, the engine controller 12 a and the like are mounted on the vehicle body 51. The configuration of the control block shown in FIG. 2 will be described in detail later.
  • the lift arm 52 is a member for lifting the bucket 53 attached to the tip, and is driven by a lift cylinder 19 (see FIG. 2) provided side by side.
  • the bucket 53 is attached to the tip of the lift arm 52 and is dumped and tilted by a bucket cylinder.
  • the wheel loader 50 of the present embodiment travels by driving the traveling hydraulic motor 10 with the pressure oil discharged from the HST pump (traveling hydraulic pump) 4 driven by the engine 1.
  • a so-called 1-pump 1-motor HST system is employed.
  • the wheel loader 50 mainly includes the engine 1, a mechanism on the traveling side driven by the engine 1, a mechanism on the work machine side, an engine controller 12 a for controlling these mechanisms, a vehicle body controller 12, and the like.
  • a hydraulic drive mechanism 30 is provided inside.
  • the hydraulic drive mechanism 30 mainly includes an engine 1, a work implement / steering pump 2, a charge pump 3, an HST pump 4, a traveling hydraulic motor 10, an engine controller 12a, a vehicle body controller 12, an accelerator opening sensor 13, and a forward / reverse switching lever. 14, a speed range selection switch 15, a vehicle speed sensor 16, an HST circuit sensor (hydraulic sensor) 17, and an HST circuit 20.
  • Engine 1 is a diesel engine, and output torque generated by engine 1 is transmitted to work implement / steering pump 2, charge pump 3, HST pump 4, and the like.
  • the engine 1 is provided with an engine controller 12a that controls the output torque and the rotational speed of the engine 1.
  • the engine controller 12a adjusts the fuel injection amount in accordance with the operation amount of the accelerator pedal 13a (hereinafter referred to as “accelerator opening”).
  • the engine 1 is provided with an engine speed sensor 1a for detecting the actual speed of the engine 1, and a speed signal from the engine speed sensor 1a is input to the engine controller 12a.
  • a fuel injection device 1 b is connected to the engine 1.
  • the engine controller 12a controls the fuel injection device 1b according to the accelerator opening to adjust the engine speed.
  • the accelerator pedal 13 a is a means for instructing the target rotational speed of the engine 1 and is connected to the accelerator opening sensor 13.
  • the accelerator opening sensor 13 is composed of a potentiometer or the like, and transmits an opening signal indicating the detected accelerator opening to the engine controller 12a.
  • the engine controller 12a receives the opening signal and outputs a command signal to the fuel injection device 1b to control the fuel injection amount. Therefore, the operator controls the rotation speed of the engine 1 by adjusting the operation amount of the accelerator pedal 13a.
  • the HST pump 4 is a variable displacement hydraulic pump driven by the engine 1, and the pressure oil discharged from the HST pump 4 passes through the HST circuit 20 including the high pressure relief valves 7 and 8 and the low pressure relief valve 9.
  • the hydraulic drive mechanism 30 is provided with an HST circuit sensor 17 for detecting the pressure of pressure oil passing through the HST circuit 20 (hereinafter referred to as “HST pressure”).
  • HST pressure corresponds to the drive oil pressure of the pressure oil that drives the travel hydraulic motor 10.
  • the HST pump 4 is connected to a pump control valve 5 for controlling the capacity of the HST pump 4 and a pump capacity control cylinder 6.
  • the pump control valve 5 is an electromagnetic control valve that controls the pump displacement control cylinder 6 based on a control signal from the vehicle body controller 12, and arbitrarily changes the displacement of the HST pump 4 by the control of the pump displacement control cylinder 6.
  • the charge pump 3 is a pump that is driven by the engine 1 and supplies pressure oil to the HST circuit 20. The charge pump 3 supplies pressure oil to the pilot circuit of the HST pump 4.
  • the work implement / steering pump 2 is driven by the engine 1. Pressure oil discharged from the work implement / steering pump 2 is sent to a lift cylinder 19 and a power cylinder (not shown) via a work implement control hydraulic circuit to drive the work implement and change the direction of the tire 54. To do.
  • the work machine control hydraulic circuit is provided with a control valve 18 that is driven according to the operation amount of the work machine lever 23 to control the lift cylinder 19, and controls the work machine based on a control signal from the vehicle body controller 12.
  • the lift cylinder 19 is controlled by controlling the valve. Note that the bucket cylinder is also controlled by the control valve in the same manner as the lift cylinder 19, and is not shown in FIG.
  • the traveling hydraulic motor 10 is a variable displacement hydraulic motor and is driven by the pressure oil discharged from the HST pump 4 to generate a driving force for traveling.
  • the travel hydraulic motor 10 is provided with a motor cylinder 11a for controlling the tilt angle of the travel hydraulic motor 10 and a motor control electronic servo valve 11b for controlling the motor cylinder 11a.
  • the motor control electronic servo valve 11b is an electromagnetic control valve controlled based on a control signal from the vehicle body controller 12, and controls the motor cylinder 11a.
  • the vehicle speed sensor 16 is a sensor that detects the vehicle speed from the number of rotations of the tire drive shaft, and transmits a vehicle speed signal to the vehicle body controller 12.
  • the vehicle body controller 12 electronically controls each control valve based on the output signal from each detection unit, and controls the capacity of the HST pump 4 and the capacity of the traveling hydraulic motor 10.
  • the traction force and the vehicle speed can be changed steplessly, and the gear can be automatically shifted from the vehicle speed to the maximum speed without a shifting operation.
  • the control of the traveling hydraulic motor 10 by the vehicle body controller 12 will be described in detail later.
  • the vehicle body controller 12 controls the motor capacity of the traveling hydraulic motor 10 based on the HST pressure detected by the HST circuit sensor 17 and limits the minimum motor capacity according to the speed range. Further, the vehicle body controller 12 performs overrun prevention control so as to control the motor capacity according to the vehicle speed, and also controls the discharge direction of the pressure oil from the HST pump 4 according to the operation signal of the forward / reverse switching lever 14. The vehicle body controller 12 controls the minimum motor capacity of the traveling hydraulic motor 10 according to the engine speed, which will be described in detail later.
  • the matching point between the output torque curve of the engine 1 and the absorption torque curve of the HST pump 4 is MP1, and the fuel It is possible to drive near the region where the consumption rate is the lowest.
  • each condition for performing the absorption torque switching control of the HST pump 4 will be described in detail.
  • the vehicle speed is 10 km / h or more
  • the accelerator opening is 80% or more
  • the engine speed is 1900 rpm or less.
  • the HST pump satisfies the HST pressure of 32 MPa or more. Control is performed so that the absorption torque curve 4 is switched from B1 matching on the low rotation side to A1 matching on the high rotation side.
  • the above-described absorption torque switching control of the HST pump 4 is performed.
  • the vehicle speed (condition a) and the accelerator opening (condition b) are set as essential conditions when the driver is requesting further acceleration during high-speed traveling in the wheel loader 50. This is because it is assumed that a horsepower larger than that in the normal time corresponds to the time when the HST pump 4 is traveling uphill.
  • the third condition c1 and c2 is set with at least one of the engine speed and the HST pressure as the condition when the engine speed is high when the accelerator is traveling at a relatively high speed.
  • the 2nd condition at the time of performing control which returns from A1 to B1 again is demonstrated below.
  • the vehicle speed is 9 km / h or less.
  • the absorption torque curve of the HST pump 4 is changed from A1 matching on the high rotation side to B1 matching on the low rotation side. Control to return.
  • the condition (d or e) smaller than the first condition (a + b + c1 or c2) is set because the vehicle runs on the high horsepower side (high rotation matching) only in a necessary situation, This is because the wheel loader 50 is caused to travel with the lowest possible fuel consumption by easily returning to traveling on the lower fuel consumption side (low rotation side).
  • the second condition is that at least one of the vehicle speed and the HST pressure must be less than or equal to a predetermined value. When the vehicle speed and the HST pressure are less than or equal to a predetermined value, the vehicle has escaped from high speed climbing. This is because the situation is assumed.
  • the accelerator opening and the engine speed included in the first condition are not included as the second condition.
  • the absorption torque of the HST pump can be reduced by switching the absorption torque curve from A1 to B1 even though the depression amount of the accelerator pedal 13a is reduced. This is because the vehicle may increase (see FIG. 3), and as a result, the vehicle speed may increase, resulting in a control different from the driver's intention. Further, if the engine speed is set as one of the second conditions, a shock may occur frequently when the absorption torque of the HST pump 4 is switched according to the fluctuation of the engine speed.
  • the difference between the vehicle speed setting value (10 km / h) of the condition a as the vehicle speed setting value (9 km / h) of the condition d is the absorption torque between the low rotation side and the high rotation side. This is for avoiding frequent switching of curves.
  • the absorption torque curve is switched from B1 to A1 so that the absorption torque of the HST pump 4 is increased.
  • the absorption torque curve is switched from A1 to B1 so that the absorption torque of the HST pump 4 becomes small.
  • the matching point with the output torque curve of the engine 1 shifts from MP2 on the high rotation side to MP1 on the low rotation side, and it is possible to return to normal driving with low fuel consumption.
  • control in a direction not intended by the driver is performed, or by absorption torque switching control during driving. A shock can be avoided.
  • Vehicle speed is 10 km / h or more (clutch released state)
  • the accelerator opening is 80% or more, and c1)
  • the engine speed is 1900 rpm or less.
  • the work machine / steering pump pressure is 9 MPa or more (third condition).
  • the above-described absorption torque switching control of the HST pump 4 is performed when any one of the conditions a, b, g or the conditions a, b, c1, g is satisfied.
  • the work implement / steering pump pressure detected by the work implement steering pressure sensor 22 in the condition g is given as follows: the accelerator opening is 80% or more when the vehicle is traveling at a high speed of 10 km / h or more. This is because it is assumed that the work implement (lift arm 52, bucket 53) is in an operating state when the work implement / steering pump pressure is equal to or higher than a predetermined value. Therefore, when the third condition is further satisfied, the matching point is shifted in the direction of increasing the absorption torque of the HST pump 4, so that when the work machine is used during medium-high speed traveling, the HST pump 4 Can drive with sufficient horsepower.
  • the condition h is set when the pump pressure is equal to or lower than a predetermined value during the medium / high speed traveling, the state where the working machine has already been used during the medium / high speed traveling. This is because it is assumed. Note that the difference between the working machine / steering pump pressure setting value (8 MPa) and the working machine / steering pump pressure setting value (8 MPa) of the condition h is the difference between the low rotating side and the high rotating side. This is for avoiding frequent switching of the absorption torque curve.
  • the absorption torque curve is switched from B1 to A1 so that the absorption torque of the HST pump 4 is increased.
  • the absorption torque curve is switched from A1 to B1 so that the absorption torque of the HST pump 4 becomes small.
  • the matching point with the output torque curve of the engine 1 from MP2 on the high rotation side to MP1 on the low rotation side, it is possible to return to normal driving with low fuel consumption.
  • control in a direction not intended by the driver is performed, or by absorption torque switching control during driving. A shock can be avoided.
  • the vehicle speed sensor, the boom angle, and the boom bottom pressure satisfy the following conditions, the absorption torque curve shown in FIG. Switching to A2, the matching point is shifted from the low rotation side to the high rotation side.
  • the angle sensor attached to the boom, the stroke sensor attached to the lift cylinder, etc. can be used, for example.
  • the boom bottom pressure can be detected by a boom bottom pressure sensor that detects the pressure on the bottom side of the lift cylinder.
  • the absorption torque curves A2 and B2 indicate the total absorption torque when a high load other than traveling (work machine, steering, etc.) is applied to the above-described absorption torque curves A1 and B1.
  • k) The forward / reverse switching lever 14 moves forward (F) l) 1-5km / h when the vehicle speed sensor is moving forward m)
  • control is performed so that the absorption torque curve of the HST pump 4 is switched from B2 matching on the low rotation side to A2 matching on the high rotation side. That is, in this embodiment, when the above conditions k, l, and m are satisfied, the above-described absorption torque switching control of the HST pump 4 is performed.
  • the operation state of the forward / reverse switching lever 14 and the detection result of the vehicle speed sensor are confirmed in order to detect that the vehicle is traveling forward at a low speed.
  • the boom bottom pressure is confirmed in order to detect a state in which a high load is applied to the work implement.
  • the means for detecting the high load state on the work implement includes the fact that the boom is being raised with the bucket 53 tilted, the operation state of the operation lever of the work implement and the boom angle. And may be detected via.
  • the matching point is shifted in the direction in which the absorption torque of the HST pump 4 is increased, so that the engine can be used even during high-load work during low-speed forward traveling. Therefore, it is possible to prevent a decrease in engine speed, horsepower, working machine drive speed, and engine stall.
  • the condition n is set when the forward / reverse switching lever 14 is other than F, that is, when it is in the neutral (N) or reverse (B) state, This is because it is assumed that the state has been removed from the situation where a high load is applied.
  • the absorption torque curve is switched from B2 to A2 so that the absorption torque of the HST pump 4 is increased.
  • the absorption torque curve is switched from A2 to B2 so that the absorption torque of the HST pump 4 becomes small, and the engine By switching the matching point with the output torque curve of 1 from the high rotation side to the low rotation side, it is possible to return to normal driving with low fuel consumption.
  • a) Vehicle speed is 10 km / h or more (clutch released state)
  • the accelerator opening is 80% or more
  • c1) The engine speed is 1900 rpm or less.
  • the HST pump 4 Control is performed so that the absorption torque curve is switched from B1 matching on the low rotation side to A1 matching on the high rotation side.
  • the absorption torque switching control of the HST pump 4 described above is performed.
  • the first condition as the third condition c1, c3, at least one of the engine speed and the output torque of the engine controller 12a is set as the condition.
  • the situation in which the engine speed is below a predetermined value or the output torque of the engine controller 12a is above a predetermined value when traveling is equivalent to during uphill traveling where the HST pump 4 requires a large absorption torque. This is because it is assumed. Therefore, when the first condition is satisfied, the matching point is shifted in the direction of increasing the absorption torque of the HST pump 4, so that the climbing traveling at a high speed, etc. If necessary, the HST pump 4 can travel with sufficient horsepower.
  • the 2nd condition at the time of performing control which returns from A1 to B1 again is demonstrated below.
  • the vehicle speed is 9 km / h or less.
  • the absorption torque curve of the HST pump 4 is reduced from A1 that matches on the high rotation side to low rotation. Control to return to matching B1 on the side.
  • the reason why the condition (d or f) smaller than the first condition (a + b + c1 or c3) is set as the second condition is the same as the control I at the time of traveling uphill. Further, the second condition is that at least one of the vehicle speed and the output torque of the engine controller 12a is required to be equal to or less than a predetermined value. This is because it is assumed that the vehicle is not running.
  • the wheel loader 50 equipped with the HST when the predetermined first condition is satisfied, it is possible to travel with the necessary horsepower similarly to the control I at the time of traveling uphill.
  • the predetermined second condition when the predetermined second condition is satisfied in the state of matching on the high rotation side described above, it is possible to return to the normal low fuel consumption traveling as in the case of the control I during the uphill traveling.
  • the optimum conditions are set for each of the first condition and the second condition, so that control in a direction not intended by the driver is performed. In addition, it is possible to avoid a shock caused by the absorption torque switching control during operation.
  • a) Vehicle speed is 10 km / h or more (clutch released state)
  • Accelerator opening is 80% or more
  • c1) Engine speed is 1900 rpm or less
  • PPC pressure of work implement lever 23 is 1 MPa or more (or EPC lever input is other than 2.5 ⁇ 0.5V)
  • the condition i is added because the use status of the work implement can be determined by checking the PPC pressure of the work implement lever 23 detected by the PPC hydraulic pressure sensor 21 or the EPC lever input. This is because, when the above conditions a, b, i, etc. are satisfied, it is assumed that the working machine is in use during medium to high speed traveling.
  • the matching point is shifted in the direction of increasing the absorption torque of the HST pump 4, so that the operation during the medium / high-speed traveling is performed similarly to the control I during the operation during the medium / high-speed traveling.
  • the HST pump 4 can travel with sufficient absorption torque.
  • the PPC pressure of the work implement lever 23 is detected by the PPC hydraulic sensor 21.
  • the pilot hydraulic work implement lever 23 is used, the work implement control hydraulic circuit is used in accordance with the operation amount of the work implement lever 23. It means the pilot pressure generated inside.
  • the EPC lever input means an electric signal output in accordance with the operation amount of the work implement lever 23 when the electric work implement lever 23 is used.
  • the reason why the condition (j) that is smaller than the first condition (a + b + c1 or i) is set as the fifth condition is the same as the control I during the operation during the medium-high speed traveling.
  • the fifth condition is that the PPC pressure or the EPC lever input is used as the switching condition because it is possible to easily determine whether or not the working machine is in use when either is used as a determination material.
  • the above-mentioned predetermined condition j is not satisfied in the state of matching on the high rotation side described above, in the same manner as the control I at the time of the operation during the medium-high speed traveling, the normal low fuel consumption can be achieved. You can return to running. Further, as in the case of the control I during the middle-high speed operation, the optimum conditions are set for each of the first condition and the second condition, so that the control in the direction not intended by the driver can be performed. It is possible to avoid the occurrence of a shock due to the absorption torque switching control during operation.
  • the forward / reverse switching lever 14 moves forward (F) l) 1-5km / h when the vehicle speed sensor is moving forward o)
  • Work implement / steering pump pressure is 18 MPa or more
  • Accelerator opening is 80% or more q
  • Engine speed is 1700 rpm or less r
  • HST pressure is 40 MPa or engine controller 12a output torque is 600 N ⁇ m or more
  • control is performed so that the absorption torque curve of the HST pump 4 is switched from B2 matching on the low rotation side to A2 matching on the high rotation side.
  • the above-described absorption torque switching control of the HST pump 4 is performed.
  • the conditions o, p, q, and r are set as the above switching conditions because the engine speed is low despite the accelerator opening being high, the HST pressure, or the output of the engine controller 12a. This is because a state in which the torque is equal to or greater than a predetermined value is assumed to be a situation where the traveling load and the work implement load are high.
  • the HST pump 4 can be in a state where sufficient absorption torque can be obtained.
  • the forward / reverse switching lever 14 is other than F.
  • the absorption torque curve of the HST pump 4 is matched on the high rotation side. Control to return from A2 to B2 matching on the low rotation side.
  • the switching condition of the forward / reverse switching lever 14 or the vehicle speed + engine speed is used as the determination condition, so that it is easy to escape from the high load state during low-speed forward traveling if any of them is used as a determination material. This is because it can be judged.
  • the predetermined condition (k, l, o, p, q, r) described above is satisfied, similarly to the control I at the time of excavation / raising, etc. Further, engine stall can be prevented without lowering the engine speed, horsepower and working machine speed.
  • the threshold value (predetermined value) set for each condition may be set for each type of construction vehicle, or may be set as appropriate according to the work content of each construction vehicle and the preference of the driver. May be possible.
  • the setting of the threshold value (predetermined value) set for each condition can be changed as appropriate.
  • the absorption torque A1 (A2) during high-speed climbing and A1 (A2) during medium-high speed work need not be unified to the same curve.
  • the engine speed is not necessarily one of the conditions.
  • the engine controller and the vehicle body controller do not necessarily have to be separate, and may be combined as one controller.
  • the wheel loader 50 equipped with an HST system of one pump and one motor including one hydraulic pump and a traveling hydraulic motor has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • two traveling hydraulic motors 110a and 110b, first and second motor control valves 111a and 111b, first and second motor cylinders 112a and 112b, a clutch 113, a clutch control valve 114 The present invention may be applied to a construction vehicle including a one-pump two-motor HST system including the drive shaft 115 and the HST circuit 120.
  • switching control is performed to indicate that the state is switched to the traveling hydraulic motor 110b for high speed traveling, that is, the clutch 113 is disengaged. It is good also as conditions.
  • the wheel loader 50 was mentioned as an example and demonstrated as a construction vehicle with which this invention is applied.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to other construction vehicles equipped with HST.
  • the construction vehicle of the present invention avoids giving the driver a shock or a sense of incongruity at the time of control switching, and has the effect of being able to work comfortably. And widely applicable.

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Abstract

 ホイールローダ(50)は、車速、アクセル開度、エンジン回転数およびHST圧力について、所定の第1条件を満たす場合には、HSTポンプ(4)のエンジンの吸収トルク曲線を切り換えて、マッチングポイントを低回転側から高回転側へと移行させる。一方、車速、HST圧が所定の第2条件を満たす場合には、HSTポンプ(4)の吸収トルク曲線を、高回転側から低回転側へ戻す制御を行う。

Description

建設車両
 本発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプから吐出された圧油によって走行用油圧モータを駆動することで走行する建設車両に関する。
 一般的に、ホイールローダ等の建設車両では、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出された圧油によって走行用油圧モータを駆動することにより走行を行う、いわゆるHST(Hydro Static Transmission)を搭載しているものがある。
 このようなHST式の建設車両では、エンジン回転数、油圧ポンプの容量、走行用油圧モータの容量を制御することによって、車両の速度および牽引力を制御することができる。
 例えば、特許文献1,2には、作業状況等を判別して油圧ポンプの吸収トルクを変化させてやることで、燃費低減を図ることが可能な作業機械(建設車両)等について開示されている。
 特許文献1には、HST式のホイールローダに関する技術ではないが、作業状況を判別しながら油圧ポンプの吸収トルクを切り替えて、燃費の向上を図る建設機械(油圧ショベル)について開示されている。一方、特許文献2には、エンジンによって駆動されるHSTポンプから吐出された圧油によってHSTモータを駆動して走行するホイールローダについて開示されている。
国際公開第2005/098148号公報(2005年10月20日国際公開) 特開2004-144254号公報(平成16年5月20日公開)
 しかしながら、上記従来の建設車両では、以下に示すような問題点を有している。
 すなわち、上述した特許文献1に開示された作業状況を判別した油圧ポンプの吸収トルク制御を、特許文献2に開示されたHSTを搭載したホイールローダに適用した場合には、油圧ショベルの場合と同様に、作業状況等を判別してHSTポンプの吸収トルクを切り換えて低回転マッチングとすることで、燃費低減を図ることができる。しかし、上記公報には、HSTポンプの吸収トルク曲線のマッチングポイントを低回転側から高回転側へ切り換える際、高回転側から低回転側へ戻す際の最適な条件の組み合わせについての検討はなされていない。このため、上記公報の内容を組み合わせた場合でも、運転者の意図と異なる制御になる、切換え時にショック等が発生する等、運転者に違和感を与えてしまうおそれがある。
 本発明の課題は、油圧ポンプの吸収トルク曲線のマッチングポイントを低回転側と高回転側との間で切り換える際の条件を最適化して、低燃費化を図りつつ運転者に違和感を与えてしまうことを回避することが可能な建設車両を提供することにある。
 第1の発明に係る建設車両は、エンジンと、走行用油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセルペダルと、油圧センサと、エンジンコントローラと、制御部と、を備えている。走行用油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される。アクセルペダルは、踏込み量に応じてアクセル開度を調整する。油圧センサは、走行用油圧ポンプから走行用油圧モータに送られる圧油の圧力を検知する。エンジンコントローラは、エンジンからの出力トルクを調整する。制御部は、第1条件を満たしたときにエンジンの出力トルク曲線に対する走行用油圧ポンプの吸収トルク曲線のマッチングポイントを低回転側から高回転側へと変更する一方で、第2条件を満たしたときにマッチングポイントを高回転側から低回転側へと変更する。第1条件は、エンジン回転数が所定値以下となることと油圧センサから送られるHST圧力が所定値以上になることとエンジンコントローラの出力トルクが所定値以上となることとの少なくとも1つを満たし、かつ車速、アクセル開度が所定値以上である。第2条件は、車速、HST圧力およびエンジンコントローラの出力トルクの少なくとも1つが所定値以下である。
 ここでは、エンジンによって走行用油圧ポンプを駆動し、走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって走行用油圧モータを駆動することにより走行する、いわゆるHST(Hydro Static Transmission)を搭載したホイールローダ等の建設車両において、建設車両の走行・作業状況等に応じて走行用油圧ポンプ(HSTポンプ)の吸収トルクを変化させる際には、以下の第1・第2条件を満たした場合にエンジンの出力トルク曲線に対する走行用油圧ポンプの吸収トルク曲線のマッチングポイントを低回転(低燃費)側と高回転(高馬力)側とで切り換える。
 具体的には、低回転側のマッチングポイントから高回転側のマッチングポイントへ移行する際の第1条件では、例えば、車速が10km/h以上、アクセル開度が80%であって、かつ3つ目の条件としてエンジン回転数が1900rpm以下、HST圧力が32MPa以上、エンジンコントローラの出力トルク450N・m以上の少なくとも1つを満たすことを条件としている。一方、高回転側のマッチングポイントから低回転側のマッチングポイントへ移行する際の第2条件では、例えば、車速が9km/h以下、HST圧力が29MPa以下、エンジンコントローラの出力トルクが400N・m以下の少なくとも1つを満たすことを条件としている。
 ここで、第1条件において、車速とアクセル開度とを必須条件としたのは、ホイールローダ等の建設車両における高速走行時に運転者がさらなる加速を要求している状況を想定しているためである。そして、3つ目の条件として、エンジン回転数、HST圧力、エンジンコントローラの出力トルクの少なくとも1つを条件として設定したのは、比較的アクセル開度が高い状況で高速走行時にエンジン回転数が所定値以下に低下した状況、あるいは比較的アクセル開度が高い状況でHST圧力または出力トルクが所定値以上となっているという状況が、走行用油圧ポンプに大きな吸収トルクが必要になる登坂走行時であると想定しているためである。よって、このような第1条件を満たす場合に、走行用油圧ポンプの吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、充分な吸収トルクを得た状態で走行することができる。
 一方、第2条件として、車速、HST圧力、エンジンコントローラの出力トルクの少なくとも1つが所定値以下となることを必須条件としたのは、車速、HST圧力、エンジンコントローラの出力トルクが所定値以下となった場合には、高速登坂走行から脱した状況を想定できるからである。特に、本発明では、第2条件として、第1条件に含まれるアクセル開度やエンジン回転数を含んでいない。これは、アクセル開度を第2条件の1つとしてしまうと、アクセルペダルの踏込み量を減らしているにも関わらず、車速が上昇する等、運転者の意図とは異なる制御になってしまうおそれがあるためである。また、エンジン回転数を第2条件の1つとしてしまうと、吸収トルク切換え時のショックが頻繁に発生してしまうおそれがあるためである。
 これにより、第1条件と比較して第2条件を緩く設定しているため、第1条件を満たす必要な場合にのみ高回転側でマッチングするように、第2条件の中の少なくとも1つを満たすときに低回転側でマッチングするように、それぞれ走行用油圧ポンプの吸収トルクを制御することで、通常は低燃費での作業が可能になるとともに、馬力が必要な場合には高回転側でマッチングさせて走行用油圧ポンプにおいて高い馬力が得られるように制御することができる。
 そして、高回転マッチングから低回転マッチングへ戻す第2条件として最適な最低限の条件を設定しているため、運転者の意図と異なる制御や切換え時のショック等をなくして、最適な切換え条件を設定することができる。この結果、運転者に制御切換え時におけるショックや違和感を与えてしまうことを回避して、快適に作業を行うことができる。
 第2の発明に係る建設車両は、第1の発明に係る建設車両であって、作業機を駆動するための作業機・ステアリングポンプを、さらに備えている。第1条件は、作業機・ステアリングポンプの圧力が所定値以上となる第3条件、あるいは作業機を操作する操作レバーのPPC圧が所定値以上、EPCレバー入力が所定値以外となる第4条件をさらに含む。第2条件は、作業機・ステアリングポンプの圧力が所定値以下となるか、PPC圧が所定値以下、EPCレバー入力が所定値となる第5条件をさらに含む。
 ここでは、中高速走行時において、さらに作業機を操作していることを第3または第4条件を満たすか否かによって検知した場合には、走行用油圧ポンプの吸収トルクが大きくなるように、マッチングポイントを低回転側から高回転側へと移行させる。一方、中高速走行時において、作業機の操作状態が完了した場合には、走行用油圧ポンプの吸収トルクを小さくして燃費が向上するように、マッチングポイントを高回転側から低回転側へと移行させる。
 これにより、上述した高速走行時における第1・第2条件に加えて、中高速走行時における作業機の使用を検知した場合には、同様にマッチングポイントを切り換えることで、作業状況に応じてより最適な吸収トルクを走行用油圧ポンプにおいて得ることができる。
本発明の一実施形態に係るホイールローダの構成を示す側面図。 図1のホイールローダに搭載された1ポンプ1モータのHSTシステムを示す油圧回路図。 図1のホイールローダに搭載されたエンジンの出力トルク曲線とHSTポンプの吸収トルク曲線とを示す特性線図。 図2の車体コントローラにおける登坂走行時における制御条件を示す制御図。 図2の車体コントローラにおける中高速走行中の作業時における制御条件を示す制御図。 図2の車体コントローラにおける掘削時・かきあげ時における制御条件を示す制御図。 本発明の他の実施形態に係る建設車両に搭載された油圧回路を示す油圧回路図。
 (実施形態1)
 本発明の一実施形態に係るホイールローダ(建設車両)50について、図1~図6を用いて説明すれば以下の通りである。
 [ホイールローダ50全体の構成]
 本実施形態に係るホイールローダ(建設車両)50は、図1に示すように、車体51と、車体51の前部に装着されたリフトアーム(作業機)52と、このリフトアーム52の先端に取り付けられたバケット(作業機)53と、車体51を支持しながら回転して車体51を走行させる4本のタイヤ54と、車体51の上部に搭載されたキャブ55と、を備えている。
 車体51は、エンジン1(図2参照)を収納するエンジンルームと、リフトアーム52およびバケット53を駆動するための制御バルブ18(図2参照)、アクチュエータ(作業機用油圧シリンダ19、走行用油圧モータ10)等を制御する車体コントローラ(制御部)12(図2参照)と、を有している。また、車体51には、図2に示すように、上記エンジン1や車体コントローラ12、エンジンコントローラ12a等が搭載されている。なお、図2に示す制御ブロックの構成については、後段にて詳述する。
 リフトアーム52は、先端に取り付けられたバケット53を持ち上げるための部材であって、併設されたリフトシリンダ19(図2参照)によって駆動される。
 バケット53は、リフトアーム52の先端に取り付けられており、バケットシリンダによってダンプおよびチルトされる。
 [ホイールローダ50の内部構成]
 (主な構成)
 本実施形態のホイールローダ50では、図2に示すように、エンジン1によって駆動されるHSTポンプ(走行用油圧ポンプ)4から吐出された圧油によって走行用油圧モータ10を駆動することで走行する、いわゆる1ポンプ1モータのHSTシステムが採用されている。
 また、ホイールローダ50は、主に、エンジン1と、このエンジン1によって駆動される走行側の機構および作業機側の機構や、これらの機構を制御するためのエンジンコントローラ12aや車体コントローラ12等を含む油圧駆動機構30を、内部に備えている。
 (油圧駆動機構30)
 油圧駆動機構30は、主として、エンジン1、作業機・ステアリングポンプ2、チャージポンプ3、HSTポンプ4、走行用油圧モータ10、エンジンコントローラ12a、車体コントローラ12、アクセル開度センサ13、前後進切換レバー14、速度レンジ選択スイッチ15、車速センサ16およびHST回路センサ(油圧センサ)17、HST回路20を有している。
 エンジン1は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン1で発生した出力トルクが、作業機・ステアリングポンプ2、チャージポンプ3、HSTポンプ4等に伝達される。エンジン1には、エンジン1の出力トルクと回転数とを制御するエンジンコントローラ12aが付設されている。エンジンコントローラ12aは、アクセルペダル13aの操作量(以下、「アクセル開度」と呼ぶ)に応じて燃料の噴射量を調整する。また、エンジン1には、エンジン1の実回転数を検出するエンジン回転数センサ1aが設けられており、エンジン回転数センサ1aからの回転数信号がエンジンコントローラ12aに入力される。さらに、エンジン1には、燃料噴射装置1bが接続されている。エンジンコントローラ12aは、アクセル開度に応じて燃料噴射装置1bを制御してエンジン回転数を調節する。
 アクセルペダル13aは、エンジン1の目標回転数を指示する手段であって、アクセル開度センサ13と接続されている。アクセル開度センサ13は、ポテンショメータなどで構成されており、検出したアクセル開度を示す開度信号をエンジンコントローラ12aへと送信する。エンジンコントローラ12aは、開度信号を受信して燃料噴射装置1bに指令信号を出力して燃料噴射量を制御する。よって、オペレータは、アクセルペダル13aの操作量を調整することによってエンジン1の回転数を制御する。
 HSTポンプ4は、エンジン1によって駆動される可変容量型の油圧ポンプであって、HSTポンプ4から吐出された圧油は、高圧リリーフ弁7,8および低圧リリーフ弁9を含むHST回路20を通って走行用油圧モータ10へと送られる。なお、この油圧駆動機構30には、HST回路20を通る圧油の圧力(以下、「HST圧力」)を検出するHST回路センサ17が設けられている。なお、HST圧力は、走行用油圧モータ10を駆動する圧油の駆動油圧に相当する。また、HSTポンプ4には、HSTポンプ4の容量を制御するためのポンプ制御弁5とポンプ容量制御シリンダ6とが接続されている。
 ポンプ制御弁5は、車体コントローラ12からの制御信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ6を制御する電磁制御弁であって、ポンプ容量制御シリンダ6の制御によってHSTポンプ4の容量を任意に変更する。
 チャージポンプ3は、エンジン1によって駆動され、HST回路20へと圧油を供給するためのポンプである。また、チャージポンプ3は、HSTポンプ4のパイロット回路に圧油を供給する。
 作業機・ステアリングポンプ2は、エンジン1によって駆動される。作業機・ステアリングポンプ2から吐出された圧油は、作業機制御用油圧回路を介してリフトシリンダ19やパワーシリンダ(図示せず)に送られ、作業機を駆動したりタイヤ54の向きを変えたりする。また、作業機制御用油圧回路には、作業機レバー23の操作量に応じて駆動されリフトシリンダ19を制御する制御バルブ18が設けられており、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて作業機制御弁が制御されることによりリフトシリンダ19が制御される。なお、バケットシリンダについても、リフトシリンダ19と同様に、制御バルブによって制御されるものであるため、図2においては図示を省略した。
 走行用油圧モータ10は、可変容量型の油圧モータであって、HSTポンプ4から吐出された圧油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。走行用油圧モータ10には、走行用油圧モータ10の傾転角を制御するモータシリンダ11aと、モータシリンダ11aを制御するモータ制御用電子サーボ弁11bとが設けられている。モータ制御用電子サーボ弁11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁であって、モータシリンダ11aを制御する。これにより、走行用油圧モータ10の容量を任意に変えることができ、また、最大容量や最小容量を任意に設定することができる。
 車速センサ16は、タイヤ駆動軸の回転数から車速を検出するセンサであって、車速信号を車体コントローラ12に対して送信する。
 車体コントローラ12は、各検出部からの出力信号に基づいて各制御弁を電子制御し、HSTポンプ4の容量、走行用油圧モータ10の容量などを制御する。これにより、本実施形態のホイールローダ50では、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる。車体コントローラ12による走行用油圧モータ10の制御については、後段にて詳細に説明する。
 また、車体コントローラ12は、HST回路センサ17において検出されるHST圧力に基づいて走行用油圧モータ10のモータ容量を制御するとともに、速度レンジに応じてモータ最小容量を制限する。さらに、車体コントローラ12は、車速によってモータ容量を制御するように、オーバーラン防止制御を行うとともに、前後進切換レバー14の操作信号によってHSTポンプ4からの圧油の吐出方向を制御する。そして、車体コントローラ12は、後段にて詳述するが、エンジン回転数に応じて走行用油圧モータ10のモータ最小容量を制御する。
 <HSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御>
 本実施形態のホイールローダ50では、後述する各条件を満たす場合には、車体コントローラ12が、エンジン1の回転数とエンジントルクの大きさとを示すエンジン1の出力トルク曲線に対するHSTポンプ4の吸収トルク曲線のマッチングポイントを切り換える制御を行う(図3参照)。
 具体的には、通常の走行状態等のように、比較的、HSTポンプ4にかかる負荷が小さい状態では、図3に示すエンジン1の出力トルク曲線に対して低回転側(低燃費側)でマッチングするようにHSTポンプ4の吸収トルク曲線B1を選択する制御を行い、高速で登坂走行を行う際や中高速走行中に作業を行う際等のようにHSTポンプ4にかかる負荷が大きい状態では、高回転側(高馬力側)でマッチングするようにHSTポンプ4の吸収トルク曲線A1を選択する制御を行う。
 なお、図3に示す燃費マップFmに示すように、吸収トルク曲線B1が選択されている際には、エンジン1の出力トルク曲線とHSTポンプ4の吸収トルク曲線とのマッチングポイントがMP1となり、燃料消費率が最も低い領域付近で走行することができる。
 以下で、このHSTポンプ4の吸収トルク切換え制御を行うための各条件について詳しく説明する。
 (登坂走行時の制御I)
 本実施形態のホイールローダ50では、図4の上段に示すように、車速、アクセル開度、エンジン回転数およびHST圧力について、それぞれが以下の条件を満たす場合には、図3に示す吸収トルク曲線を、B1からA1へと切り換えて、マッチングポイントを低回転側のMP1から高回転側のMP2へと移行させる。なお、A1,B1は、それぞれ高馬力側の吸収トルク曲線、低燃費側の吸収トルク曲線を意味している。
 具体的には、第1条件として、
  a)車速が10km/h以上
  b)アクセル開度が80%以上
であって、かつ
  c1)エンジン回転数が1900rpm以下
  c2)HST圧力が32MPa以上
の少なくともいずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を低回転側でマッチングするB1から高回転側でマッチングするA1へと切り換えるように制御を行う。
 つまり、第1条件では、上記条件a,b,c2、あるいは上記条件a,b,c1,c2のいずれかのパターンを満たした場合に、上述したHSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御を行う。
 ここで、第1条件において、車速(条件a)とアクセル開度(条件b)とを必須条件としたのは、ホイールローダ50における高速走行時において運転者がさらなる加速を要求している場合に、通常時よりも大きな馬力がHSTポンプ4に必要になる登坂走行時に相当するものと想定されるためである。そして、3つ目の条件c1,c2として、エンジン回転数、HST圧力の少なくとも1つを条件として設定したのは、比較的アクセル開度が高い状況で高速走行している際にエンジン回転数が所定値以下、あるいはHST圧力が所定値以上となっているという状況が、HSTポンプ4に大きな馬力が必要になる登坂走行時に相当するものと想定されるためである。よって、このような第1条件を満たす場合に、HSTポンプ4の吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、高速での登坂走行時等のように必要な場合には、HSTポンプ4が充分な馬力を得た状態で走行することができる。
 次に、上述した吸収トルク曲線をB1からA1へ切り換える制御を行った後、再度、A1からB1へ戻す制御を行う際の第2条件について以下で説明する。
 具体的には、第2条件として、
  d)車速が9km/h以下
  e)HST圧力が29MPa以下
のいずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、高回転側でマッチングするA1から低回転側でマッチングするB1へ戻す制御を行う。
 ここで、第2条件として、第1条件(a+b+c1又はc2)よりも少ない条件(d又はe)を設定したのは、必要な状況においてのみ高馬力側(高回転マッチング)で走行し、比較的容易に低燃費側(低回転側)での走行に戻すことで、できるだけ低燃費の状態でホイールローダ50を走行させるためである。
 また、第2条件として、車速、HST圧力の少なくとも1つが所定値以下となることを必須条件としたのは、車速、HST圧力が所定値以下となった場合には、高速登坂走行から脱した状況と想定されるからである。特に、本実施形態では、第2条件として、第1条件に含まれるアクセル開度やエンジン回転数を含んでいない。これは、アクセル開度を第2条件の1つとしてしまうと、アクセルペダル13aの踏込み量を減らしているにも関わらず、吸収トルク曲線がA1からB1へ切り換えられることでHSTポンプの吸収トルクが上昇し(図3参照)、その結果、車速が上昇する等、運転者の意図とは異なる制御になってしまうおそれがあるためである。また、エンジン回転数を第2条件の1つとしてしまうと、エンジン回転数の変動に応じてHSTポンプ4の吸収トルク切換え時のショックが頻繁に発生してしまうおそれがあるためである。
 なお、上記条件dの車速の設定値(9km/h)として、条件aの車速の設定値(10km/h)と差を設けたのは、低回転側と高回転側との間で吸収トルク曲線の切換えが頻繁に行われてしまうことを回避するためである。上記条件eのHST圧力の設定値についても同様である。
 これにより、HSTを搭載したホイールローダ50において、所定の第1条件を満たした場合には、HSTポンプ4の吸収トルクが増大するように吸収トルク曲線をB1からA1へと切り換えて、エンジン1の出力トルク曲線とのマッチングポイントを低回転側のMP1から高回転側のMP2へと切り換えることで、必要な馬力での走行が可能になる。
 一方、上述した高回転側でマッチングしている状態で、所定の第2条件を満たした場合には、HSTポンプ4の吸収トルクが小さくなるように吸収トルク曲線をA1からB1へと切り換える。これにより、エンジン1の出力トルク曲線とのマッチングポイントが高回転側のMP2から低回転側のMP1へと移行して、通常の低燃費での走行に戻すことができる。
 そして、上記第1条件と上記第2条件とでそれぞれについて最適な条件設定を行ったことで、運転者が意図しない方向への制御が行われてしまうことや、運転中に吸収トルク切換え制御によるショックが生じることを回避することができる。
 (中高速走行中の作業時の制御I)
 本実施形態のホイールローダ50では、上述した登坂走行時の制御に加えて、図5の上段に示すように、車速、アクセル開度、エンジン回転数および作業機・ステアリングポンプ圧について、それぞれが以下の条件を満たす場合には、図3に示す吸収トルク曲線をB1からA1へと切り換えて、マッチングポイントを低回転側のMP1から高回転側のMP2へと移行させる。
 具体的には、
  a)車速が10km/h以上(クラッチ解放状態)
  b)アクセル開度が80%以上
であって、かつ
  c1)エンジン回転数が1900rpm以下
  g)作業機・ステアリングポンプ圧が9MPa以上(第3条件)
の少なくともいずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、低回転側でマッチングするB1から高回転側でマッチングするA1へと切り換えるように制御を行う。
 つまり、本実施形態では、上記条件a,b,g、あるいは上記条件a,b,c1,gのいずれかのパターンを満たした場合に、上述したHSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御を行う。
 ここで、第3条件として、条件gの作業機ステアリング圧力センサ22において検出される作業機・ステアリングポンプ圧を挙げたのは、10km/h以上での中高速走行時にアクセル開度80%以上となっている状況で、かつ作業機・ステアリングポンプ圧が所定値以上となる場合には、作業機(リフトアーム52、バケット53)が操作状態にあることが想定されるからである。よって、このような第3条件をさらに満たす場合に、HSTポンプ4の吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、中高速走行中に作業機を使用する場合等には、HSTポンプ4が充分な馬力を得た状態で走行することができる。
 次に、上述した吸収トルク曲線をB1からA1へ切り換える制御を行った後、再度、A1からB1へ戻す制御を行う際の第2条件について以下で説明する。
 具体的には、第5条件として、
  h)作業機・ステアリングポンプ圧が8MPa以下
という条件を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、高回転側でマッチングするA1から低回転側でマッチングするB1へ戻す制御を行う。
 ここで、第5条件として、条件hを設定したのは、中高速走行時にポンプ圧が所定値以下となった場合には、すでに中高速走行時における作業機の使用状況から脱した状態であることが想定されるからである。
 なお、上記条件gの作業機・ステアリングポンプ圧の設定値(9MPa)として、条件hの作業機・ステアリングポンプ圧の設定値(8MPa)と差を設けたのは、低回転側と高回転側との間で吸収トルク曲線の切換えが頻繁に行われてしまうことを回避するためである。
 これにより、HSTを搭載したホイールローダ50において、所定の第3条件を満たした場合には、HSTポンプ4の吸収トルクが増大するように吸収トルク曲線をB1からA1へと切り換えて、エンジン1の出力トルク曲線とのマッチングポイントを低回転側のMP1から高回転側のMP2へと切り換えることで、中高速走行時における作業機使用状態であっても必要な馬力での走行が可能になる。
 一方、上述した高回転側でマッチングしている状態で、所定の第5条件を満たした場合には、HSTポンプ4の吸収トルクが小さくなるように吸収トルク曲線をA1からB1へと切り換えて、エンジン1の出力トルク曲線とのマッチングポイントを高回転側のMP2から低回転側のMP1へと切り換えることで、通常の低燃費での走行に戻すことができる。
 そして、上記第3条件と上記第5条件とでそれぞれについて最適な条件設定を行ったことで、運転者が意図しない方向への制御が行われてしまうことや、運転中に吸収トルク切換え制御によるショックが生じることを回避することができる。
 (掘削時・かきあげ時等の制御I)
 本実施形態のホイールローダ50では、さらに掘削時やかきあげ時等においても、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を切り換えて、低回転側から高回転側でマッチングするように制御する。
 すなわち、図6の上段に示すように、前後進切換レバー14、車速センサ、ブーム角度およびブームボトム圧について、それぞれが以下の条件を満たす場合には、図3に示す吸収トルク曲線を、B2からA2へと切り換えて、マッチングポイントを低回転側から高回転側へと移行させる。なお、上記ブーム角度の検出については、例えば、ブームに取り付けられた角度センサやリフトシリンダに取り付けられたストロークセンサ等を用いることができる。また、上記ブームボトム圧の検出については、リフトシリンダのボトム側の圧力を検出するブームボトム圧センサによって検出することができる。
 ここで、吸収トルク曲線A2,B2は、上述した吸収トルク曲線A1,B1に対して、走行以外(作業機・ステアリング等)の高負荷がかかった際の合計の吸収トルクを示している。
 具体的には、
  k)前後進切換レバー14が前進(F)
  l)車速センサが進行方向前進向きで1~5km/h
  m)ブームボトム圧が上昇
という条件を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を低回転側でマッチングするB2から高回転側でマッチングするA2へと切り換えるように制御を行う。
 つまり、本実施形態では、上記条件k,l,mを満たした場合に、上述したHSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御を行う。
 ここで、上記切換え条件として、前後進切換レバー14の操作状況と車速センサの検出結果を確認するのは、低速での前進走行中であることを検知するためである。また、ブームボトム圧を確認するのは、作業機に対して高負荷がかかっている状態を検知するためである。なお、作業機に対する高負荷状態を検知する手段としては、ブームボトム圧の検知以外にも、バケット53をチルトした状態でブーム上げ中であることを、作業機の操作レバーの操作状態とブーム角度とを介して検出してもよい。よって、このような条件k,l,mを満たす場合に、HSTポンプ4の吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、低速前進走行中における高負荷作業時等であっても、エンジン1の回転数、馬力、作業機の駆動速度の低下、エンストを防止することができる。
 次に、上述した吸収トルク曲線をB2からA2へ切り換える制御を行った後、再度、A2からB2へ戻す制御を行う際の第2条件について以下で説明する。
 具体的には、
  n)前後進切換レバー14がF以外
という条件を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、高回転側でマッチングするA2から低回転側でマッチングするB2へ戻す制御を行う。
 ここで、マッチングポイントを低回転側へ戻す条件として、条件nを設定したのは、前後進切換レバー14がF以外、つまり中立(N)か後進(B)に入っているときには、作業機に高負荷がかかっている状況から脱した状態であることが想定されるからである。
 これにより、HSTを搭載したホイールローダ50において、所定の条件k,l,mを満たした場合には、HSTポンプ4の吸収トルクが増大するように吸収トルク曲線をB2からA2へと切り換えて、エンジン1の出力トルク曲線とのマッチングポイントを低回転側から高回転側へと切り換えることで、低速前進走行中に作業機に高負荷がかかった状態であっても、エンジン回転数や馬力、作業機スピードの低下やエンストの発生を回避することができる。
 一方、上述した高回転側でマッチングしている状態で、所定の条件nを満たした場合には、HSTポンプ4の吸収トルクが小さくなるように吸収トルク曲線をA2からB2へと切り換えて、エンジン1の出力トルク曲線とのマッチングポイントを高回転側から低回転側へと切り換えることで、通常の低燃費での走行に戻すことができる。
 (実施形態2)
 本発明の他の実施形態について、説明すれば以下の通りである。
 本実施形態では、上述した登坂走行時における制御の他の例として、以下のような制御を行う。
 (登坂走行時の制御II)
 本実施形態では、登坂走行時の他の制御として、図4の下段に示すように、車速、アクセル開度、エンジン回転数およびエンジンコントローラ12aの出力トルクについて、それぞれが以下の条件を満たす場合には、図3に示す吸収トルク曲線を、吸収トルク曲線をB1からA1へと切り換えて、マッチングポイントを低回転側のMP1から高回転側のMP2へと移行させる。
 具体的には、第1条件として、
  a)車速が10km/h以上(クラッチ解放状態)
  b)アクセル開度が80%以上
であって、かつ
  c1)エンジン回転数が1900rpm以下
  c3)エンジンコントローラ12aの出力トルクが450N・m以上
の少なくともいずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を低回転側でマッチングするB1から高回転側でマッチングするA1へと切り換えるように制御を行う。
 つまり、上記条件a,b,c3、あるいは上記条件a,b,c1,c3のいずれかのパターンを満たした場合に、上述したHSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御を行う。
 ここで、第1条件において、3つ目の条件c1,c3として、エンジン回転数、エンジンコントローラ12aの出力トルクの少なくとも1つを条件として設定したのは、比較的アクセル開度が高い状況で高速走行している際にエンジン回転数が所定値以下、あるいはエンジンコントローラ12aの出力トルクが所定値以上となっているという状況が、HSTポンプ4に大きな吸収トルクが必要になる登坂走行時に相当するものと想定されるためである。よって、このような第1条件を満たす場合に、HSTポンプ4の吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、上記登坂走行時の制御Iと同様に、高速での登坂走行時等のように必要な場合には、HSTポンプ4が充分な馬力を得た状態で走行することができる。
 次に、上述した吸収トルク曲線をB1からA1へ切り換える制御を行った後、再度、A1からB1へ戻す制御を行う際の第2条件について以下で説明する。
 具体的には、第2条件として、
  d)車速が9km/h以下
  f)エンジンコントローラ12aの出力トルクが400N・m以下
のいずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、高回転側でマッチングするA1から低回転側でマッチングするB1へ戻す制御を行う。
 ここで、第2条件として、第1条件(a+b+c1又はc3)よりも少ない条件(d又はf)を設定した理由は、上記登坂走行時の制御Iと同様である。
 また、第2条件として、車速、エンジンコントローラ12aの出力トルクの少なくとも1つが所定値以下となることを必須条件としたのは、車速、出力トルクが所定値以下となった場合には、高速登坂走行から脱した状況と想定されるからである。
 これにより、HSTを搭載したホイールローダ50において、所定の第1条件を満たした場合には、上記登坂走行時の制御Iと同様に、必要な馬力での走行が可能になる。
 一方、上述した高回転側でマッチングしている状態で、所定の第2条件を満たした場合には、上記登坂走行時の制御Iと同様に、通常の低燃費での走行に戻すことができる。
 さらに、上記登坂走行時の制御Iと同様に、上記第1条件と上記第2条件とでそれぞれについて最適な条件設定を行ったことで、運転者が意図しない方向への制御が行われてしまうことや、運転中に吸収トルク切換え制御によるショックが生じることを回避することができる。
 (実施形態3)
 本発明のさらに他の実施形態について、説明すれば以下の通りである。
 本実施形態では、上記実施形態1で説明した中高速走行中の作業時における制御Iに代わる他の例として、以下のような制御を行う。
 (中高速走行中の作業時の制御II)
 本実施形態では、同じく中高速走行中の作業時の他の制御として、図5の下段に示すように、車速、アクセル開度、エンジン回転数および作業機レバー23・ステアリングレバーの使用状態について、それぞれが以下の条件を満たす場合には、図3に示す吸収トルク曲線をB1からA1へと切り換えて、マッチングポイントを低回転側のMP1から高回転側のMP2へと移行させる。
 具体的には、第4条件として、
  a)車速が10km/h以上(クラッチ解放状態)
  b)アクセル開度が80%以上
であって、かつ
  c1)エンジン回転数が1900rpm以下
  i)作業機レバー23のPPC圧が1MPa以上(またはEPCレバー入力が2.5±0.5V以外)
の少なくともいずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を低回転側でマッチングするB1から高回転側でマッチングするA1へと切り換えるように制御を行う。
 つまり、ここでは、上記条件a,b,i、あるいは上記条件a,b,c1,iのいずれかのパターンを満たした場合に、上述したHSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御を行う。
 ここで、第4条件として、条件iを追加したのは、PPC油圧センサ21において検出される作業機レバー23のPPC圧、あるいはEPCレバー入力を確認することで、作業機の使用状況が判別でき、上記条件a,b,i等を満たす場合には、中高速走行時において作業機の使用状態であることが想定されるためである。よって、このような条件を満たす場合に、HSTポンプ4の吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、上記中高速走行中の作業時の制御Iと同様に、中高速走行時における作業機の使用状態等のように必要な場合には、HSTポンプ4が充分な吸収トルクを得た状態で走行することができる。なお、上記作業機レバー23のPPC圧とは、PPC油圧センサ21において検出され、パイロット油圧式の作業機レバー23を用いる場合において、作業機レバー23の操作量に応じて、作業機制御用油圧回路内において生じるパイロット圧力を意味している。また、上記EPCレバー入力とは、電気式の作業機レバー23を用いる場合において、作業機レバー23の操作量に応じて出力される電気信号を意味している。
 次に、上述した吸収トルク曲線をB1からA1へ切り換える制御を行った後、再度、A1からB1へ戻す制御を行う際の第2条件について以下で説明する。
 具体的には、第5条件として、
  j)PPC圧が1MPa未満、またはEPCレバー入力が2.5±0.5V
を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、高回転側でマッチングするA1から低回転側でマッチングするB1へ戻す制御を行う。
 ここで、第5条件として、第1条件(a+b+c1又はi)よりも少ない条件(j)を設定した理由は、上記中高速走行中の作業時の制御Iと同様である。
 また、第5条件として、PPC圧かEPCレバー入力を切り換え条件としたのは、いずれかを判定材料とすれば作業機が使用状態にあるか否かが容易に判断できるためである。
 これにより、HSTを搭載したホイールローダ50において、上述した所定の条件(a,b,c1、あるいはa,b,i、あるいはa,b,c1,i)を満たした場合には、上記中高速走行中の作業時の制御Iと同様に、必要な馬力での走行が可能になる。
 一方、上述した高回転側でマッチングしている状態で、上述した所定の条件jを満たさなくなった場合には、上記中高速走行中の作業時の制御Iと同様に、通常の低燃費での走行に戻すことができる。
 さらに、上記中高速走行中の作業時の制御Iと同様に、上記第1条件と上記第2条件とでそれぞれについて最適な条件設定を行ったことで、運転者が意図しない方向への制御が行われてしまうことや、運転中に吸収トルク切換え制御によるショックが生じることを回避することができる。
 (実施形態4)
 本発明のさらに他の実施形態について、説明すれば以下の通りである。
 本実施形態では、上記実施形態1で説明した掘削時・かきあげ時等における制御Iに代わる他の例として、以下のような制御を行う。
 (掘削時・かきあげ時等の制御II)
 本実施形態のホイールローダ50では、同じく低速前進走行中における作業機高負荷状態の他の制御として、図6の下段に示すように、前後進切換レバー14、車速センサ、作業機・ステアリングポンプ圧、アクセル開度、エンジン回転数、HST圧力またはエンジンコントローラ12aの出力トルクについて、それぞれが以下の条件を満たす場合には、図3に示す吸収トルク曲線をB2からA2へと切り換えて、マッチングポイントを低回転側から高回転側へと移行させる。
 具体的には、
  k)前後進切換レバー14が前進(F)
  l)車速センサが進行方向前進向きで1~5km/h
  o)作業機・ステアリングポンプ圧が18MPa以上
  p)アクセル開度が80%以上
  q)エンジン回転数が1700rpm以下
  r)HST圧力が40MPa、またはエンジンコントローラ12aの出力トルクが600N・m以上
という条件を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を低回転側でマッチングするB2から高回転側でマッチングするA2へと切り換えるように制御を行う。
 つまり、ここでは、上記条件k,l,o,p,q,rを満たした場合に、上述したHSTポンプ4の吸収トルクの切換え制御を行う。
 ここで、上記切換え条件として、条件o,p,q,rを設定したのは、アクセル開度が高いにもかかわらずエンジン回転数が低くなっている状態や、HST圧力またはエンジンコントローラ12aの出力トルクが所定値以上となる状態が、走行負荷や作業機負荷が高い状況と想定されるからである。よって、このような条件を満たす場合に、HSTポンプ4の吸収トルクを上げる方向にマッチングポイントをシフトさせることで、上記掘削時・かきあげ時等の制御Iと同様に、低速前進走行中における高負荷状態等のように必要な場合には、HSTポンプ4が充分な吸収トルクを得られる状態とすることができる。
 次に、上述した吸収トルク曲線をB2からA2へ切り換える制御を行った後、再度、A2からB2へ戻す制御を行う際の条件について以下で説明する。
 具体的には、
  s)前後進切換レバー14がF以外
  t)車速が5km/h以上で、エンジン回転数が1900rpm以上
といういずれか一方を満たす場合には、HSTポンプ4の吸収トルク曲線を、高回転側でマッチングするA2から低回転側でマッチングするB2へ戻す制御を行う。
 ここで、上記条件として、前後進切換レバー14、または車速+エンジン回転数を切り換え条件としたのは、いずれかを判定材料とすれば低速前進走行中における高負荷状態から脱したことが容易に判断できるためである。
 これにより、HSTを搭載したホイールローダ50において、上述した所定の条件(k,l,o,p,q,r)を満たした場合には、上記掘削時・かきあげ時等の制御Iと同様に、エンジン回転数および馬力、作業機スピードを低下させることなく、エンストの発生も防止することができる。
 一方、上述した高回転側でマッチングしている状態で、上述した所定の条件sまたはtを満たした場合には、上記掘削時・かきあげ時等の制御Iと同様に、通常の低燃費での走行に戻すことができる。
 [他の実施形態]
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 (A)
 上記実施形態では、高速での登坂走行時であることを検出する条件として、車速、アクセル開度、エンジン回転数、HST圧力、エンジンコントローラの出力トルクが所定値以上あるいは以下である場合を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
 例えば、各条件ごとに設定された閾値(所定値)については、各建設車両の車種ごとに設定されていてもよいし、各建設車両の作業内容や運転者の好みに応じて適宜、設定値の変更が可能となっていてもよい。
 なお、中高速走行中の作業時における制御においても、各条件ごとに設定された閾値(所定値)の大小については、適宜設定変更が可能である。
 なお、高速登坂走行時の吸収トルクA1(A2)と、中高速作業時のA1(A2)とは必ずしも同じカーブに統一する必要はない。また、図4および図5の制御において、エンジン回転数は必ずしも条件の1つにする必要はない。さらに、エンジンコントローラと車体コントローラとは、必ずしも別々のものである必要はなく、1つのコントローラとしてまとめられていてもよい。
 (B)
 上記実施形態では、1つの油圧ポンプと走行用油圧モータを含む1ポンプ1モータのHSTシステムを搭載したホイールローダ50を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
 例えば、図7に示すように、2つの走行用油圧モータ110a,110b、第1・第2モータ制御弁111a,111b、第1・第2モータシリンダ112a,112b、クラッチ113、クラッチ制御弁114、駆動軸115およびHST回路120を含む、1ポンプ2モータのHSTシステムを搭載した建設車両に対して、本発明を適用してもよい。
 この場合には、例えば、上述した第1条件に含まれる条件aに代えて、高速走行用の走行用油圧モータ110bへ切り換わった状態、すなわちクラッチ113が開放された状態であることを切換え制御の条件としてもよい。
 (C)
 上記実施形態では、本発明が適用される建設車両として、ホイールローダ50を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
 例えば、HSTを搭載した他の建設車両に対して、本発明を適用することができる。
 本発明の建設車両は、運転者に制御切換え時におけるショックや違和感を与えてしまうことを回避して、快適に作業を行うことができるという効果を奏することから、ホイールローダ等の建設車両に対して広く適用可能である。
  1   エンジン
  1a  エンジン回転数センサ
  1b  燃料噴射装置
  2   作業機・ステアリングポンプ
  3   チャージポンプ
  4   HSTポンプ(走行用油圧ポンプ)
  5   ポンプ制御弁
  6   ポンプ容量制御シリンダ
 7,8  高圧リリーフ弁
  9   低圧リリーフ弁
 10   走行用油圧モータ
 11a  モータシリンダ
 11b  モータ制御用電子サーボ弁
 12   車体コントローラ(制御部)
 12a  エンジンコントローラ
 13   アクセル開度センサ
 13a  アクセルペダル
 14   前後進切換レバー
 15   速度レンジ選択スイッチ
 16   車速センサ
 17   HST回路センサ(油圧センサ)
 18   制御バルブ
 19   リフトシリンダ
 20   HST回路
 21   PPC油圧センサ
 22   作業機ステアリング圧力センサ
 23   作業機レバー
 30   油圧駆動機構
 50   ホイールローダ(建設車両)
 51   車体
 52   リフトアーム(作業機)
 53   バケット(作業機)
 54   タイヤ
 55   キャブ
110a,110b 走行用油圧モータ
111a,111b 第1・第2モータ制御弁
112a,112b 第1・第2モータシリンダ
113   クラッチ
114   クラッチ制御弁
115   駆動軸
120   HST回路

Claims (2)

  1.  エンジンと、
     前記エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプと、
     前記走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、
     踏込み量に応じてアクセル開度を調整するアクセルペダルと、
     前記走行用油圧ポンプから前記走行用油圧モータに送られる前記圧油の圧力を検知する油圧センサと、
     前記エンジンからの出力トルクを調整するエンジンコントローラと、
     第1条件を満たしたときに前記エンジンの出力トルク曲線に対する前記走行用油圧ポンプの吸収トルク曲線のマッチングポイントを低回転側から高回転側へと変更する一方、第2条件を満たしたときに前記マッチングポイントを高回転側から低回転側へと変更する制御部と、
    を備え、
     前記第1条件は、エンジン回転数が所定値以下となることと前記油圧センサから送られるHST圧が所定値以上になることと前記エンジンコントローラの出力トルクが所定値以上となることとの少なくとも1つを満たし、かつ車速、前記アクセル開度が所定値以上であり、
     前記第2条件は、前記車速、前記HST圧および前記エンジンコントローラの出力トルクの少なくとも1つが所定値以下である、
    建設車両。
  2.  作業機を駆動するための作業機・ステアリングポンプを、さらに備えており、
     前記第1条件は、前記作業機・ステアリングポンプの圧力が所定値以上となる第3条件、あるいは前記作業機を操作する操作レバーのPPC圧が所定値以上、EPCレバー入力が所定値以外となる第4条件をさらに含み、
     前記第2条件は、前記作業機・ステアリングポンプの圧力が所定値以下となるか、前記PPC圧が所定値以下、前記EPCレバー入力が所定値となる第5条件をさらに含む、
    請求項1に記載の建設車両。
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